冷接点補償回路は、熱電対ベースの温度測定システム内の重要なコンポーネントであり、冷接点温度の変動によって生じる測定誤差を排除するように設計されています。{0}その中心原理には、冷接点 (基準接点) の温度をリアルタイムで継続的に検出し、等価な補償電圧を重畳することで、最終出力信号が熱接点の真の温度のみを正確に反映することが保証されます。-
I. 冷接点補償回路はなぜ必要ですか?
熱電対によって生成される熱電位 (電圧) は、熱接点と冷接点の間の温度差を反映します。ただし、産業用途で広く使用されている標準校正テーブル (K- タイプまたは S- タイプの熱電対など) はすべて、冷接点温度 0 度に基づいて標準化されています。
ただし、実際のアプリケーションでは、冷接点は通常、制御キャビネット内またはフィールド配線端子ブロックに配置されます。そのため、周囲温度の変動が大きく、-たとえば、夏は 35 度、冬は 15 度の範囲にあり、一定の 0 度に維持することはできません。-。
これらの変動を補償しないと、重大な温度測定誤差が発生します。例えば：
実際の熱接点温度が 500 度であるのに、冷接点温度が 25 度から 35 度に上昇した場合、出力電圧は約 410 μV 低下します。その結果、機器は温度を 490 度として誤って読み取ります -最大 10 度の誤差が生じます。
II.冷接点補償を実装するための 3 つの主な方法
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方法 |
原理と特徴 |
該当するシナリオ |
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1. ハードウェア補償ブリッジ (アナログ補償) |
銅抵抗(R)を使用銅）ホイートストン橋を建設する。冷接点温度が変化すると、銅抵抗の抵抗値が変化します。これによりブリッジのバランスが崩れ、熱電対の冷接点ドリフトによって引き起こされる電位シフトを打ち消す補償電圧 (ΔV) が生成されます。これらの設計は通常、20 度や 25 度などの特定の基準点でバランスが取れるように校正されます。 |
旧世代の温度トランスミッター。-マイクロプロセッサーを搭載していない機器。 |
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2. 統合冷接点補償器 (IC- ベースのソリューション) |
MAX1452 などの専用集積回路 (IC)--、または統合温度センサーを備えたアナログ---デジタル コンバータ (ADC) を採用しています。これらのデバイスは冷接点温度をリアルタイムで測定し、ルックアップ テーブルまたは多項式計算を通じて必要な補償電位を生成することで、高精度の補償を実現します。{6}}一部の ADC には、この機能がチップに直接組み込まれています。 |
最新のインテリジェント機器、PLC アナログ入力モジュール |
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3. ソフトウェア補償（主流のアプローチ） |
システムは冷接点温度（t寒い）内蔵 RTD（Pt100 など）または NTC センサーを使用します。-次に、ソフトウェアを使用して熱電対参照テーブルを参照し、対応する電圧 E(t寒い) |
この値は測定された電圧 E に加算されます。測定された補償された電圧を生成するには: E補償された = E測定された + E(t寒い）。最後に、参照テーブルで逆ルックアップを実行することにより、ホット接合温度が決定されます。-。 DCS、SCADA、インテリジェントトランスミッター、産業用PCシステム |
傾向の概要: ソフトウェア補償は、その高精度と強力な柔軟性により、現代のシステムにおける主流のアプローチとなっています。
Ⅲ．主要な設計上の考慮事項と注意事項
センサーの選択: 冷接点温度測定の場合は、Pt100 プラチナ測温抵抗体やデジタル温度センサー (DS18B20 など) などの高精度、低ドリフト センサー-を選択します。-
熱結合設計: 熱平衡を確保し、測定の遅れを防ぐために、冷接点温度センサーは熱電対の端子台に *密着* する必要があります。{0}}
-干渉対策:
シールド付きケーブルを使用し、シールド層が *単一点* で接地されていることを確認してください。
フロントエンド計装アンプ（AD620 など）を使用して、信号対雑音比を高め、コモンモード干渉を抑制します。-
電源デカップリング: オペアンプの電源ピンに 0.1μF セラミック コンデンサと 10μF タンタル コンデンサを追加します。
補償範囲: ほとんどの補償回路は、特定の範囲 (通常は 0 ～ 50 度または -10 ～ 70 度) 内で有効になるように設計されています。動作温度がこの範囲外になる場合は、再校正が必要です。
